06.05.2007
Широкополосные датчики топливовоздушной смеси TOYOTA
Toyota Wide Range Air-Fuel Sensor
Обратим наше внимание на выходное напряжение датчика B1S1 на экране сканера. Напряжение колеблется в районе 3.2-3.4 вольт.
Датчик способен измерять действительное соотношение топливовоздушной смеси в широком диапазоне (от бедной, до богатой). Выходное напряжение датчика не показывает богатая/бедная, как это делает обычный датчик кислорода. Широкополосный датчик информирует блок управления о точном соотношении топливо/воздух, основываясь на содержании кислорода в выхлопных газах.
Испытание датчика должно проводиться совместно со сканером. Тем не менее, существует ещё пара способов диагностики. Исходящий сигнал это не изменение напряжения, а двунаправленное изменение тока (до 0.020 ампер.). Блок управления преобразует аналоговое изменение тока в напряжение.
Это изменение напряжения и будет отображаться на экране сканера.
На сканере напряжение датчика 3.29 вольта с соотношением смеси AF FT B1 S1 0.99 (1% богатая), что почти идеально. Блок управляет составом смеси близко к стехиометрической. Падение напряжения датчика на экране сканера (от 3.
30 до 2.80) говорит об обогащении смеси (дефицит кислорода). Увеличение напряжения (от 3.30 до 3.80) есть признак обеднения смеси (избыток кислорода). Это напряжение нельзя снять осциллографом, как у обычного датчика О2 .
Напряжение на контактах датчика относительно стабильно, а напряжение на сканере будет изменяться в случае значительного обогащения или обеднения смеси, регистрируемого по составу выхлопных газов.
На экране мы видим ,что смесь обогащена на 19%, показания датчика на сканере 2.63В.
На этих скриншотах хорошо видно, что блок всегда отображает реальное состояние смеси. Значение параметра AF FT B1 S1 и есть лямбда.
| INJECTOR…………….. 2.9ms ENGINE SPD………….. 694rpm AFS B1 S1……………. 3.29V SHORT FT #1…………… 2.3% LONG FT #1……………. 4.6% AF FT B1 S1…………… 0.99 What type of exhaust? 1% rich | Snapshot #3 INJECTOR…………….. 2.3ms ENGINE SPD…………. 1154rpm AFS B1 S1……………. 3.01V SHORT FT #1………….. -0.1% LONG FT #1……………. 4.6% AF FT B1 S1…………… 0.93 What type of exhaust? 7% rich |
| Snapshot #2 INJECTOR…………….. 2.8ms ENGINE SPD…………. 1786rpm AFS B1 S1……………. 3.94V SHORT FT #1………….. -0.1% LONG FT #1…………… -0.1% AF FT B1 S1…………… 1.27 What type of exhaust? 27% lean | Snapshot #4 INJECTOR…………….. 3.2ms ENGINE SPD………….. 757rpm AFS B1 S1……………. 2.78V SHORT FT #1………….. -0.1% LONG FT #1……………. 4.6% AF FT B1 S1…………… 0.86 What type of exhaust? 14% rich |
Некоторые сканеры OBD II поддерживают параметр широкополосных датчиков на экране, отображая напряжение от 0 до 1 вольта. То есть заводское напряжение датчика делится на 5. На таблице видно как определять соотношение смеси по напряжению датчика, отображаемому на экране сканера
|
p style=»text-decoration: none; font-size: 12pt; margin-top: 5px; margin-bottom: 0px;» class=»MsoNormal»> OBD II
|
|
Обратите внимание на верхний график, который показывает напряжение широкополосного датчика. Оно почти всё время находится около 0.64 вольта (умножим на 5,получим 3.2 вольта). Это для сканеров не поддерживающих широкополосных датчиков и работающих по версии EASE Toyota software.
Устройство и принцип работы широкополосного датчика.
Устройство очень похоже на обычный датчик кислорода. Но датчик кислорода генерирует напряжение, а широкополосник генерирует ток, а напряжение постоянно(напряжение изменяется только в текущих параметрах на сканере).
Блок управления задаёт постоянную разность напряжений на электродах датчика. Это фиксированные 300 милливольт. Ток будет генерироваться такой, чтобы удерживать эти 300 милливольт, как фиксированное значение. В зависимости от того, бедная смесь или богатая направление тока будет меняться.
На данных рисунках даны внешние характеристики широкополосного датчика. Хорошо видны величины тока при разных составах выхлопного газа.
На этих осциллограммах: верхняя — ток цепи нагрева датчика, а нижняя — управляющий сигнал этой цепи с блока управления. Значения тока более 6 ампер.
Тестирование широкополосных датчиков.
Датчики четырёхпроводные. На рисунке обогрев не показан.
Напряжение (300 милливольт) между двумя сигнальными проводами не меняется. Обсудим 2 метода тестирования. Так как рабочая температура датчика 650º, во время тестирования цепь обогрева всегда должна функционировать. Поэтому рассоединяем разъём датчика и сразу восстанавливаем цепь обогрева. Подсоединяем к сигнальным проводам мультиметр.
Теперь обогатим смесь на ХХ пропаном или снятием разряжения с вакуумного регулятора давления топлива. На шкале мы должны увидеть изменение напряжения как при работе обычного датчика кислорода. 1 вольт — максимальное обогащение.
Следующий рисунок показывает реакцию датчика на обеднение смеси, посредством отключения одной из форсунок).Напряжение при этом снижается с 50 милливольт до 20 милливольт.
Второй способ тестирования требует другого подключения мультиметра. Включаем прибор в линию 3.3 вольта. Соблюдаем полярность как на рисунке (красный + , чёрный –).
- Положительные значения тока отображают обеднённую смесь, отрицательные значения говорят об обогащённой смеси.
- При использовании графического мультиметра получается вот такая кривая тока (изменение состава смеси инициируем дроссельной заслонкой).Вертикальная шкала ток, горизонтальная время
На этом графике отображается работа двигателя с отключенной форсункой, смесь бедная. В это время на сканере отображается напряжение 3.5 вольта для испытуемого датчика. Вольтаж выше 3.3 вольта говорит о бедной смеси.
- Горизонтальная шкала в миллисекундах.
- Здесь форсунка снова включена и блок управления старается выйти на стехиометрический состав смеси.
- Так выглядит кривая тока датчика при открытии и закрытии дросселя со скорости 15 км/ч.
А такую картинку можно воспроизвести на экране сканера для оценки работы широкополосного датчика, используя параметр его напряжения и МАФ сенсора. Обращаем внимание на синхронность пиков их параметров во время работы.
John Thornton, Underhood Service, January 2002
Адрес статьи: https://www.lindertech.com/
Перевод с английского
Большая заочная Признательность Автору статьи за столь Полное и Информативное изложение материала.
Автокниги по ремонту Toyota (Тойота) на русском языке
Важные нюансы, как работает лямбда-зонд
Лямбда-зонд – устройство, которое распознает состав выхлопных газов, чтобы контролировать характер преобразования топлива в двигателе. Это многокомпонентное приспособление, его составляющие делаются из термостойких материалов. Устройство устанавливают перед катализатором выхлопной системы, а функционировать оно начинает при высокой температуре. Иногда датчиков бывает два – перед и после катализатора.
По мере нагревания приспособления на его электродах возникает выходное напряжение. Тогда лямбда-зонд измеряет остаточный кислород в выхлопных газах авто. Если его значение отклоняется от нормы, сигнал подается к ЭБУ, который восстанавливает состав топливно-воздушной смеси.
Обманка – деталь, которая дополняет приспособление, корректирует поступающий от него сигнал.
Бывают двух видов – механическая (газ проходит сквозь нее и окисляется, объем кислорода снижается, ЭБУ получает более корректное значение показателя) и электронные (поддерживает работу системы регулировки силового агрегата авто, анализирует реальный состав выхлопа, на основе чего корректирует подаваемый ЭБУ сигнал; в результате двигатель работает в штатном режиме, несмотря на неисправный катализатор или его отсутствие).
Лямбда-зонд бывает узкополосный и широкополосный. В первом случае способен анализировать только штатные значения напряжения, что может привести к нарушениям работы двигателя из-за неверно измененной концентрации горючего в топливной смеси.
Широкополостной состоит из двухточечного и закачивающего элементов; олучает кислород из выхлопной системы под воздействием силы тока; держит постоянное напряжение между электродами, а если оно растет, к ЭБУ подается сигнал; после этого блок корректирует состав топливной смеси.
Отличие широкополосного зонда от узкополосного в том, что он измеряет концентрацию кислорода в выхлопных газах на любых оборотах двигателя. Его диапазон от 0 до 5 вольт. У узкополосного он только 0-1.
Кислородный датчик работает на 50000-100000 км пробега. Если несколько раз залить в бак некачественный бензин, датчик может выйти из строя практически сразу.
Если подогрев лямбда-зонда не работает, приспособление не почувствует проблем с составом топливной смеси. И двигатель будет работать с повышенной нагрузкой, а токсичность выхлопных газов резко увеличится. Как и расход топлива.
Последствия поломки: двигатель начнет функционировать нестабильно даже на холостом ходу, повышается расход топлива, наинается плохое очищение выхлопных газов катализатором; авто двигается рывками, плохо слушается; мощность мотора снижается.
Как понять, что устройство сломалось: машина в движении начинает дергаться; из-под капота доносятся нехарактерные звуки; на приборной панели светится индикатор; мощность двигателя падает, а педаль акселератора срабатывает медленнее; из выхлопной трубы появляется резкий и неприятный запах; мотор перегревается. При полном выходе из строя авто может и не поехать.
Читайте подробнее в нашей статье о том, как работает лямбда-зонд.
Что за устройство лямбда-зонд
В современных автомобилях устанавливается множество датчиков, которые не только позволяют лучше контролировать работу разных его систем, но и повышают экобезопасность. Одно из приспособлений – лямбда-зонд. Устройство распознает состав выхлопных газов, чтобы контролировать характер преобразования топлива в двигателе.
Если соотношение горючего и воздуха перестает быть оптимальным, датчик информирует об этом электронный блок управления системы впрыска. Тот приводит состав смеси в норму путем уменьшения или увеличения объема подаваемого топлива.
Как работает лямбда-зонд в автомобиле
Чтобы разобраться, как работает лямбда-зонд в автомобиле, нужно понять, из чего он изготовлен. Это многокомпонентное приспособление, его составляющие делаются из термостойких материалов. Устройство устанавливают перед катализатором выхлопной системы, а функционировать оно начинает при высокой температуре. Иногда датчиков бывает два – перед и после катализатора.
По мере нагревания приспособления на его электродах возникает выходное напряжение. И лямбда-зонд приобретает возможность измерить остаточный кислород в выхлопных газах авто. Если его значение отклоняется от нормы, сигнал подается к ЭБУ, который восстанавливает состав топливно-воздушной смеси.
Что такое обманка и для чего она нужна
Одна из поломок может затронуть катализатор выхлопной системы, после чего выброс отработанных газов увеличивается. Его можно удалить или заменить пламегасителем. Но двигатель начинает работать в аварийном режиме из-за неверного сигнала лямбда-зонда.
Уберечь от этого может обманка. Деталь дополняет приспособление, корректирует поступающий от него сигнал. Обманки бывают двух видов:
- Механические. Газ проходит сквозь такую деталь и окисляется. В результате объем кислорода снижается, ЭБУ получает более корректное значение показателя. Системе дается информация в том виде, в каком она бывает при исправно работающем катализаторе.
- Электронные. Это более сложное устройство на базе микропроцессора. Вот как работает обманка лямбда-зонда электронного типа: поддерживает работу системы регулировки силового агрегата авто, анализирует реальный состав выхлопа, на основе чего корректирует подаваемый ЭБУ сигнал. В результате двигатель работает в штатном режиме, несмотря на неисправный катализатор или его отсутствие.
Что означает широкополосный
Приспособления бывают узкополосные и широкополосные. В первом случае они способны анализировать только штатные значения напряжения. То есть информацию, передаваемую при низких оборотах двигателя.
Все остальное считывает с погрешностью, а на ЭБУ поступает не вполне корректный сигнал. Это может привести к нарушениям работы двигателя из-за неверно измененной концентрации горючего в топливной смеси.
Как работает широкополосный лямбда-зонд:
- состоит из двухточечного и закачивающего элементов;
- благодаря такому строению получает кислород из выхлопной системы под воздействием силы тока;
- держит постоянное напряжение между электродами, а если оно растет, к ЭБУ подается сигнал;
- после этого блок корректирует состав топливной смеси.
Отличие широкополосного зонда в том, что он измеряет концентрацию кислорода в выхлопных газах на любых оборотах двигателя. Его диапазон от 0 до 5 вольт. У узкополосного он только 0-1.
Работает ли лямбда зонд без катализатора
Выход из строя катализатора выхлопной системы (очистителя отработанных газов) – одна из частых проблем, вызывающая сложности с функционированием двигателя. Так бывает, если контролирующих датчиков два: один установлен перед приспособлением, а другой после него.
В этом случае содержание кислорода в выхлопах, прошедших через катализатор, изменится. Это обнаружит стоящий после него датчик. Он и передаст ложный сигнал на ЭБУ о необходимости коррекции состава топливной смеси. И в данном случае ответ на вопрос, работает ли лямбда зонд без катализатора, отрицательный. Ведь он подает сигнал, основанный на искаженных сведениях. Здесь нужно ставить обманку.
Другой вариант – сделать перепрошивку «мозгов» авто, поменять катализатор на пламегаситель и удалить датчик. Иначе начнутся проблемы с впрыском, что может привести к высокому расходованию бензина, повышению нагрузки на двигатель, поломке.
Кислородный датчик в некоторых авто располагается и только перед катализатором. Тогда лямбда-зонд анализирует выхлопные газы, еще не прошедшие через очиститель. То есть данные не искажаются, работает катализатор или нет. С поломкой очистителя увеличивается лишь количество ядовитых газов из выхлопной трубы.
Ещё на AutoLex.Net:
Какое противоугонное устройство для автомобиля актуально
Сколько работает вообще
Кислородный датчик – одна самых чувствительных составляющих машины. Его хватает на 50000-100000 км пробега. Но сколько работает лямбда-зонд, зависит также от:
- условий эксплуатации авто;
- исправности двигателя;
- типа устройства (неподогреваемое, подогреваемое, планерное);
- качества топлива.
Последний фактор особенно важен. Если несколько раз залить в бак некачественный бензин, датчик может выйти из строя практически сразу.
Смотрите в этом видео о том, как работает лямбда-зонд:
Если не работает подогрев
Кислородный датчик начинает анализировать состав выхлопа после того, как сам нагреется до 300-400 градусов. Если подогрев лямбда-зонда не работает, приспособление не почувствует проблем с составом топливной смеси. И двигатель будет работать с повышенной нагрузкой, а токсичность выхлопных газов резко увеличится. Как и расход топлива.
Выходом станет только замена датчика полностью или его удаление вместе с прошивкой «мозга» машины.
Последствия поломки
Неисправность кислородного датчика пагубно скажется прежде всего на двигателе. Он начнет функционировать нестабильно даже на холостом ходу. Когда не работает лямбда-зонд, последствия бывают и такими:
- повышенный расход топлива;
- плохое очищение выхлопных газов катализатором;
- авто начинает двигаться рывками, плохо слушается;
- мощность мотора снижается.
Как понять, что устройство сломалось
Если лямбда-зонд не работает, признаки проблемы могут обнаружиться следующим образом:
- машина в движении начинает дергаться;
- из-под капота доносятся нехарактерные звуки;
- на приборной панели светится индикатор;
- мощность двигателя падает, а педаль акселератора при воздействии на нее срабатывает медленнее;
- из выхлопной трубы появляется гораздо более резкий и неприятный запах, чем прежде;
- мотор перегревается.
По этим изменениям нетрудно понять, как работает неисправный лямбда-зонд. Если же он окончательно вышел из строя, авто может и не поехать. При разгерметизации датчика «мозг» машины получает множество сигналов о проблемах, и система управления впрыском блокируется.
Если кратко говорить о том, как работает лямбда-зонд, он дольше поддерживает двигатель в рабочем состоянии, экономит топливо, сокращает токсичность выхлопа. Нужно регулярно проверять его у специалиста, следить за качеством горючего и системой охлаждения мотора. А при выходе из строя датчика обязательно поменять его.
Широкополосный лямбда-зонд или универсальный лямбда-зонд (LSU)
Широкополосный лямбда-зонд представляет собой новое поколение зондов, многократно используемых в качестве предкатализаторных и имеющих очень широкий диапазон измерений. Это позволяет оптимально использовать их для двигателей, работающих на бедных смесях, газе и дизельном топливе.
Значение лямбда выдается не в виде скачкообразно растущей кривой напряжения, как у циркониевого зонда, а в виде почти линейной кривой роста силы тока. Благодаря этому теоретически возможно измерение значения лямбда в большом диапазоне измерений (более широкий диапазон) от Л = 0,7 до Л = бесконечности.
Надежно анализируемые сигналы получают при значениях лямбда до 3,4. Значение А определяется не по изменению напряжения, а по изменению силы тока. Рабочая температура в регулируемом диапазоне составляет 750°С. Из-за очень низкого сопротивления нагревательного элемента рабочая температура зонда достигается через 15 секунд.
Принципиальная схема LSU-зонда изображена на рисунке.
Рис. LSU-зонд:
1. Электролизный «насос» (ZrO2)
2. Платиновые электроды опорной ячейки
3. Нагревательный элемент
4. Эталонный зазор
5. Керамика из ZrO2
6. Измерительный зазор (диффузионный зазор, 10-50 мкм)
7. Опорная ячейка (измерительная ячейка, ZrOJ
8. Плат иновые электроды опорной ячейки
9, 10. Платиновые электроды электролизного «насоса»
В отличие от зонда с релейной характеристикой напряжение на электродах поддерживается постоянным. Это реализуется с помощью так называемого электролизного «насоса», подающего на электрод со стороны ОГ столько кислорода, чтобы напряжение между электродами всегда составляло 450 мВ. Это соответствует значению Л = 1 в измерительном зазоре.
Потребляемый «насосом» ток пересчитывается электронным блоком управления двигателем в значение лямбда. Зонд можно заменять только в комплекте с кабелем и разъемом, так как все компоненты согласованы между собой. Разъемы нужно обязательно защищать от загрязнения, так как через них наружный воздух как эталонный газ подается внутрь датчика.
Существуют 6-контактные (Bosch) и 5-контактные (NTK) варианты.
Функция зонда
Рис. Характеристика сигнала LSU-зонда
Протекание сигнала у широкополосного зонда изображено на рисунке В результате подачи напряжения на платиновые электроды электролизного «насоса» кислород перекачивается из ОГ или в ОГ через диффузионный барьер диффузионного зазора. Электроника регулирует напряжение таким образом, что состав смеси в диффузионном зазоре составляет Л = 1 (450 мВ). Протекающий через электроды электролизного «насоса» ток прямо пропорционален концентрации кислорода в ОГ.
При обеднении топливовоздушной смеси содержание кислорода в ОГ повышается, и электролизный «насос» должен откачивать кислород наружу. Соотношение кислорода к наружному воздуху изменяется при постоянной мощности насоса, и напряжение между электродами падает.
Чтобы достичь напряжения в 450 мВ между электродами, нужно уменьшить концентрацию кислорода на стороне выпуска. Мощность «насоса» изменяется, и блок управления двигателем пересчитывает потребляемый «насосом» ток в значение лямбда.
Состав смеси соответствующим образом изменяется.
При обогащении топливовоздушной смеси содержание кислорода в ОГ снижается, и электролизный «насос» закачивает меньше кислорода в область измерения. Направление тока меняется на обратное, и кислород выкачивается в измерительный зазор из ОГ и из реакции превращения СO2 и Н2O. Напряжение между электродами повышается.
Электролизный «насос» должен изменить свою производительность, чтобы содержание кислорода в измерительной камере выросло, и напряжение между электродами снова составило 450 мВ. В таблице показаны значения напряжения зонда с соответствующим значением Л у различных типов топлива.
Эти значения могут слегка различаться у отдельных автопроизводителей.
Таблица. Значения напряжения и параметры смеси LSU-зонда
Устройство и особенности работы лямбда-зонда
В этой статье подробно описано о видах и принципе работы лямбда зонда.
Не секрет, что к современной автомобильной технике предъявляются высокие экологические требования. Благодаря различным датчикам и сложным системам появилась реальная возможность максимально очистить выхлопные газы от вредных примесей.
Основным из всех устройств очистки по-прежнему является каталитический нейтрализатор, который входит в состав выпускной системы. Особенности его конструкции позволяют подавить поток вредных веществ.
Однако это еще не все, поскольку результативность его работы напрямую зависит от того, насколько эффективно топливная смесь сгорает в цилиндрах.
Несмотря на то, что впрыск топлива на современных двигателях контролируется при помощи электроники, необходимо еще и получить качественную рабочую смесь. Это возможно благодаря кислородному датчику (лямбда-зонду). Рассмотрим его устройство, особенности работы и наиболее часто встречаемые неисправности.
Конструкция и принцип действия лямбда-зонда
Итак, основное назначение датчика кислорода – управление процессом смесеобразования. Это возможно благодаря замеру содержания кислорода в автомобильных выхлопах.
Далее эти показания передаются в систему электронного управления, которая корректирует рабочие показатели смеси. Лямбда-зонд может входить в конструкцию глушителя, либо устанавливаться на выпускной патрубок силового агрегата.
Отметим, что на машине может быть установлено два кислородных датчика. В однолямбдной системе датчик устанавливается перед каталитическим нейтрализатором, в двухлямбдной – помимо основного, дополнительный датчик стоит сразу за катализатором.
Благодаря двум датчикам в системе, производится более точная корректировка состава воздушно-топливной смеси, а также контроль над эффективностью работы катализатора.
- Как работает узкополосный датчик кислорода?
- Известно, что кислородные датчики бывают двух видов:
- — двухуровневые (узкополосные);
- — широкополосные.
Узкополосный датчик имеет простую конструкцию и выступает в качестве генератора волнообразных сигналов. Если в конструкцию лямбды входит нагревательный элемент, тогда количество контактов на его разъеме может быть увеличено до четырех.
Что касается устройства датчика, то он является обыкновенным гальваническим элементом, правда в роли электролита представлены керамические соты, которые свободно пронизывают ионы кислорода, но, для того, чтобы они стали полностью проводимыми, необходим нагрев до температуры около 400 градусов.
Как только в систему топливовпрыска поступает сигнал с кислородного датчика, согласно его показаний начинается приготовление эталонной рабочей смеси, при сгорании которой, на контактах лямбды вырабатывается напряжение, величиной примерно равной 0,6 В.
В случае когда смесь плохо обогащена, выхлопные газы авто перенасыщены кислородом, поэтому напряжение на контактах датчика снижается в половину, следовательно, форсунки открыты дольше. В хорошо обогащенной смеси сгорает больше кислорода, поэтому его содержание в выхлопе незначительно.
Напряжение датчика увеличивается, а время открытия форсунок уменьшается. Поскольку силовой агрегат во время движения работает в разных режимах, корректировка смесеобразования постоянно меняется.
Соответственно, напряжение на контактах лямбды постоянно изменяется, таким образом, датчик работает в волнообразном режиме.
Как работает широкополосный датчик?
Поскольку постоянно ужесточаются экологические требования, предъявляемые к выхлопным газам транспортных средств, соответственно, необходимо добиться полного сгорания топливной смеси в цилиндрах мотора. По этой причине узкополосные лямбда-зонды не особо эффективны, поэтому их с успехом заменили широкополосные устройства.
Особенностью работы такого датчика является возможность корректировки смесеобразования отдельно для каждого цилиндра, практически мгновенное реагирование на изменение происходящих в двигателе процессов, и быстрое включение в работу. Это положительно отражается на работе силового агрегата, и, в разы снижает количество вредных химических соединений в выхлопных газах.
Конструкция сложного кислородного датчика состоит из разделенных зазором насосных и измерительных ячеек, между которыми находится газ с постоянным составом.
Зазор между сотами сложной лямбды сделан таким образом, что находящийся в нем газ не контактирует с выхлопными газами, что позволяет максимально точно определить содержание кислорода в них, путем его откачивания.
Выхлопы необогащенной смеси перенасыщены кислородом, который откачивается из зазора между ячеек при помощи положительного электрического заряда. В случае, с обогащенной смесью, кислород, наоборот закачивается в измерительный контур, для этого заряд меняется на противоположный.
Система электронного управления, постоянно контролирует величину тока проходящего через ячейки, и подбирает ему соответствующий параметр. В отличие, от простого кислородного датчика, сложная лямбда имеет криволинейный выходной сигнал.
Симптомы неисправности кислородного датчика
Несмотря на всю простоту конструкции, лямбда-зонд считается самым уязвимым элементом моторного агрегата, ресурс которого исчисляется максимальным пробегом в 80 тыс. км, после чего, довольно часто, лямбда начинает работать некорректно.
Диагностировать какую-либо его неисправность достаточно проблематично из-за того, что он не выходит из строя сразу, а начинает работать с перебоями. Например, неправильно считывает показания, вследствие чего топливоподача в цилиндры осуществляется некорректно.
Если же система управления продолжительное время не получает данные о содержании кислорода в выхлопе автомобиля, она переходит в режим при котором использует средние показатели, в результате чего нарушается состав рабочей смеси, силовой агрегат начинает работать с перебоями.
- Распространенными признаками поломки кислородного датчика являются:
- — повышенное потребление топлива;
- — работа силового агрегата на холостых оборотах с перебоями;
- — превышение СО в выхлопах транспортного средства;
- — резкое снижение ходовых характеристик автомобиля.
Мотор, который оборудован двумя лямбда-зондами «болезненнее» реагирует на некорректную работу либо поломку одного из них. Стоит отметить, что возможно, двигатель вообще перестанет функционировать, пока кислородный датчик не будет заменен исправным.
- Зачастую, датчик выходит из строя, либо работает неправильно по следующим причинам:
- — использование некачественного топлива;
- — нарушена работа системы топливовпрыска;
- — неправильно отрегулировано зажигание;
- — наличие выработки в цилиндрах и износ поршней;
- — повреждение корпуса либо рабочего элемента кислородного датчика.
При продолжительной эксплуатации лямбды, причиной ее поломки очень часто становится рабочий элемент датчика. В этом случае замены зонда не избежать. Но, бывает и так, что вновь установленный на автомобиль кислородный датчик начинает работать с перебоями.
В таком случае, необходимо проверить его корпус и рабочую часть на предмет скопления на них различных загрязнений и отложений, которые затрудняют нормальную работу устройства. Решением проблемы станет чистка датчика раствором ортофосфорной кислоты, после которой лямбду необходимо хорошо промыть водой, высушить, и только потом установить на машину.
Если же это не помогло, и кислородный датчик по-прежнему работает неправильно, единственный выход из ситуации – его замена.
Об исправности датчика красноречиво говорит правильная и бесперебойная работа силового агрегата, умеренное потребление топлива, снижение вредных веществ в выхлопе авто и отсутствие ошибок в памяти ЭБУ.
Видео расскажет о принципе работы лямбд-зонда (кислородного датчика):
Видео расскажет о том, как проверить работу лямбд-зонда своими руками:
Все про лямбда зонд (кислородный датчик) — устройство, принцип работы, проверка
Сложно перечислить, сколько разнообразных датчиков обслуживают современный автомобиль, ведь чем сложней система и чем больше в ней электронной «начинки», тем важнее работа каждого элемента. Засбоит одно – посыплется всё.
Это относится и к автомобильному двигателю. Теоретически, «сферический ДВС в вакууме» довольно прост, но на практике к нему предъявляются такие требования, добиться которых без постоянного контроля просто невозможно. И одной из таких контрольных точек является лямбда зонд.
Что такое лямбда зонд и для чего он нужен?
Сначала немного теории. Для работы двигателя нужен воздух, и довольно много. Оптимальное соотношение составляет примерно 14,7 кг воздуха на 1 л бензина, тогда бензин сгорает полностью с образованием углекислого газа.
Разницу между фактически используемым и оптимальным количеством воздуха называют лямбда. Если соотношение идеальное, такую топливно-воздушную смесь называют стехиометрической или лямбда = 1.
Если в смеси воздуха меньше, чем нужно, а бензина, наоборот, больше, то это переобогащенная смесь или лямбда < 1. Воздуха больше нормы – обедненная смесь или лямбда > 1.
Как измерить, поступает ли в двигатель нужное количество воздуха? Именно это и делает лямбда зонд. Его задача – контролировать концентрацию кислорода в выхлопе двигателя (второе его название – датчик кислорода).
Он подает сигнал на ЭБУ, который, в свою очередь, регулирует продолжительность впрыска топливных форсунок. Таким образом поддерживается оптимальный баланс между потреблением топлива, чистотой выхлопа и отдаваемой мощностью.
По сути, без лямбда зонда современный двигатель не обеспечивает той мощности, экономичности и экологичности, которые заложены в него производителем.
Найти, где находится лямбда зонд, просто: он располагается в выпускном коллекторе на выходе из двигателя (близко к двигателю, если датчик без подогрева, и подальше, в более удобном для доступа месте, если с подогревом). На автомобилях с катализатором могут ставиться два датчика: один на входе в катализатор, второй на выходе. Так контролируется концентрация кислорода в выхлопе и качество работы самого катализатора.
Устройство и принцип работы
Лямбда зонд не просто определяет остаточное количество кислорода в выхлопных газах, он сравнивает этот показатель с атмосферным воздухом. Это обеспечивает более точное измерение, сколько именно кислорода тратит двигатель.
Что такое катализатор и в чем его секрет?
Основной конструктивный элемент – пустотелый наконечник датчика из керамического оксида циркония. Внутренняя и наружная поверхность его покрыты платиновым напылением, которое выполняет роль электродов.
Датчик вставляется в выпускной коллектор. При работе он нагревается до 300-350 градусов, и при такой температуре керамика приобретает свойства проводника.
Ионы кислорода переходят из внутренней части датчика, соединенной с атмосферным воздухом, к наружной, которая контактирует с выхлопными газами.
При этом создается электрический ток, сила которого зависит от разницы концентрации кислорода внутри и снаружи. Силу тока и фиксирует ЭБУ.
Принцип работы циркониевого кислородного датчика1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба
Помимо основной рабочей части датчик имеет другие элементы: корпус, уплотнители, изоляторы, провода и т.д. Особого внимания заслуживает нагреватель внутри датчика, он позволяет начать работу сразу, не дожидаясь, пока двигатель выйдет на рабочий режим.
Видео о принципе работы кислородного датчика
Разновидности лямбда зондов
По материалу изготовления керамической чести различают циркониевые и титановые датчики.
- Циркониевые – классические датчики, в оценивается изменение силы тока, зависящей от разницы в концентрации кислорода;
- В титановых датчиках оценивается сопротивление на керамическом элементе, входящем в выпускной коллектор. Чем выше концентрация кислорода в выхлопе, тем выше сопротивление. Доступ внешнего воздуха им для анализа не нужен.
Вторая классификация лямбда зондов – двухточечные (обычные) и широкополосные.
- Двухточечные датчики работают именно по той схеме, которая уже описана, измеряется сила тока между двумя электродами;
- Широкополосный работает по другому принципу. Кислород из выпускного коллектора под действием силы тока закачивается в камеру, в которой поддерживается стехиометрический состав газа. Если в выхлопе больше кислорода, чем необходимо, лишний удаляется в атмосферу, если кислорода не хватает, он закачивается в камеру. В зависимости от состава газов в выхлопе, датчик измеряет направление и силу тока, поддерживающего нужную концентрацию в измерительной камере, и эти данные поступают на ЭБУ.
И третья классификация, по которой различают кислородные датчики – количество проводов для подключения.
- На самых простых датчиках без подогрева монтируются 1-2 провода. Один на блок управления, второй (если есть) на «массу»;
- На датчиках с подогревом ставятся 3-4 провода: первые два те же «сигнал» и «масса» (если есть) плюс еще два контакта на нагревательный элемент;
- На широкополосных датчиках установлены 5 проводов: первый и второй – нагрев (+ и -), третий – сигнал от измерительной ячейки, четвертый – сигнал от тока накачки, пятый – заземление.
Распиновка у каждого производителя своя, но чаще всего черный провод всегда идет на сигнал.
Что такое ШРУС и в чем его секрет?
Признаки неисправности
Что происходит, если лямбда зонд начинает сбоить или вообще отключается? Система, не получая обратной связи, начинает работать не в оптимальном, а в усредненном режиме, используя те параметры, которые записаны в памяти по умолчанию. И чаще всего это работа на переобогащенной смеси, которая не сгорает полностью. Как следствие, начинаются такие проблемы:
- Повышается расход топлива;
- Снижается мощность двигателя;
- Ухудшается отклик на педаль газа;
- Начинает сбоить двигатель на холостом ходу;
- Идет черный дым из выхлопной трубы;
- Увеличивается токсичность выхлопа;
- Перегревается катализатор;
- Загорается Check Engine.
Однако все эти признаки не дают четкого указания именно на лямбда зонд. Такие же симптомы бывают и при других сбоях, поэтому определить, что именно неисправно, можно только после диагностики.
- Естественный износ. Он работает в достаточно жестких условиях и рано или поздно выходит из строя, тем более с нашим бензином;
- Перегрев датчика. Да, он выносливый, но имеет и предел прочности;
- Проблемы с проводкой. У лямбды довольно тонкие кабели, и при неправильной установке они обрываются от вибрации;
- Поломка нагревательного элемента;
- Попадание воды во внутреннюю камеру или засорение каналов на атмосферный воздух;
- Попадание на наконечник масла или грязи;
- Кривые руки мастера, который его устанавливал.
Последствия выхода из строя кислородного датчика достаточно неприятны. Это не только повышение расходов на бензин, но и более заметные расходы, например, выход из строя каталитического нейтрализатора. Новый катализатор обойдется гораздо дороже самого крутого датчика, так что с диагностикой и заменой лучше не затягивать.
Как проверить лямбда зонд?
Проверить датчик кислорода самостоятельно можно мультиметром, осциллографом или старым «дедовским» способом – поставить новый рабочий и посмотреть на результат.
Видео «Как проверить лямбда зонд»
https://www.youtube.com/watch?v=HkImG-inTy0
Начать проверку лучше с визуального осмотра. Если внешняя часть датчика выглядит потемневшей, на ней есть отложения копоти, это говорит о том, что он сгорел и дальнейшая проверка уже не нужна. Если внешне всё в порядке, провода не оборваны, без следов подгорания, придется тестить.
Что такое трансмиссия автомобиля?
При подозрении на нерабочую лямбду в первую очередь проверяют работоспособность нагревателя. Для этого нужно:
- Включить зажигание;
- Мультиметр включить в режим вольтметра, подсоединить щупы к разъемам проводов подогрева;
- Замерить напряжение. Оно должно соответствовать напряжению аккумулятора, 12 или 24 В.
Если напряжение в цепи есть, проверяют состояние нагревательного элемента. Для этого измеряют сопротивление:
- Снять разъем;
- Мультиметр перевести в режим омметра, присоединить щупы к контактам нагревателя;
- Замерить сопротивление. Норма составляет 2-10 Ом.
Если нагреватель в порядке, измеряется «опорное» напряжение:
- Включить зажигание, не заводя двигатель;
- Мультиметр переключить на 2 или 20 В, щупы установить на сигнальный провод и «массу» (если ее нет, на корпус автомобиля);
- Нормальное напряжение составляет 0,45-0,50 В.
Далее можно проверить функциональность датчика. Для этого уже понадобится прогреть его до стандартной температуры, так как проверить его можно только в процессе нормальной работы:
- Завести двигатель и дать поработать на холостых оборотах 5-10 минут;
- Щупы вольтметра (мультиметра) присоединить к сигнальным проводам. Схема подключения должна учитывать полярность: плюс на плюс, минус на минус;
- В норме показания вольтметра начнут «плавать» в диапазоне от 0,1 до 0,9 В. Чуть хуже – 0,3-0,7, это говорит о том, что датчик «на последнем вздохе». Если показания «зависли» на какой-то постоянной цифре, лямбда мертвая без вариантов.
Такая же диагностика делается с помощью осциллографа, что будет еще более наглядно. В идеале на 2000-3000 оборотах дисплей покажет ровный красивый график, в котором верхний и нижний пики будут на одном или почти на одном уровне, а промежутки между ними не более 120 мс. Скачки, отклонения, зависания – признаки неисправности лямбды.
Можно ли отремонтировать лямбда зонд? Существует много рекомендаций по очистке, промывке, восстановлению кислородного датчика. Но реальность сурова: ни один из них не даст нормального результата.
Поврежденный лямбда зонд можно только выбросить и на его место поставить новый, соответствующий параметрам автомобиля. Причем установку лучше делать либо самостоятельно (если есть опыт), либо доверить нормальному мастеру.
Даже незначительное загрязнение колпачка датчика (моторным маслом, специальной смазкой и т.д.) приведет к тому, что он вскоре выйдет из строя.